制造加工装置的方法和加工装置与流程

本发明涉及一种用于制造加工装置的方法和加工装置。
背景技术：
：在加工装置例如叶轮中，橡胶衬里通常用于腐蚀和磨损防护。用于侵蚀性环境的一种可能的解决方案是超级双相不锈钢和溴丁基橡胶的组合，其中所述橡胶材料提供用于磨损的防护。在恶劣的条件如高温浸渍下，橡胶衬里因不锈钢和橡胶衬里之间的粘附性损失而容易失效。这种类型的失效往往是突然的，且可能因产率损失而导致显著的经济损失。如果加工条件变得越来越具有侵蚀性，保持粘附性倾向于变得越来越重要，因为粘附性的损失可以立即由腐蚀而引起下方的加工装置的损失。不锈钢和橡胶衬里之间的粘附性部分地受到不锈钢的表面粗糙度的机械辅助，以及部分地化学产生，通常借助于所谓的底涂剂(primer)。施加橡胶衬里的通常过程是通过喷丸硬化使不锈钢的表面粗糙化，并立即或最迟在几个小时内施加第一层底涂剂。其目的是产生用于底涂剂的清洁的、无氧化物的表面，因为据信这种表面提供了最佳的粘附性。不幸的是，已经发现，根据这样工序加衬的加工装置在长时间暴露于苛刻条件期间经常遭受粘附性损失。因此仍然需要允许制造在恶劣加工条件下具有改良的粘附性和更长寿命的加工装置的改良方法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种制造加工装置的新方法，该加工装置用于在侵蚀性化学环境和动态应力下在高温液体浸渍中移动液体，其中实现了加工装置的不锈钢和橡胶衬里之间的高度改良粘附性。本发明公开了一种制造加工装置的新方法，该加工装置用于在侵蚀性化学环境和动态应力下在高温液体浸渍中移动液体，其中该方法包括用橡胶加衬由不锈钢形成的加工装置；其中该方法还包括在用橡胶加衬包含钝化层的加工装置之前，在酸浴中在加工装置的表面上形成钝化层的步骤。该加工装置可以适用于在高温液体浸渍，例如在酸性溶液如硫酸溶液中浸渍。例如可以通过旋转施加动态应力。该加工装置可以适用于在至少70℃，或至少80℃，或至少90℃，或至少95℃的温度下的液体浸渍中。该加工装置可以适用于移动或强推(force)液体。它也可以适用于在这样的环境中：在加工装置上施加有高度动态或拉力如流体，剪切，弯曲或压力或刮划，滑动或洗涤，或者这样的环境中：在液体中移动或转动该加工装置。这样的加工装置的寿命优选是至少一年，或至少两年。可以在一个或多个任选的步骤和用橡胶加衬该加工装置的步骤之前在加工装置的一个或多个表面上形成钝化层。此外，也可以在一个或多个任选的步骤和用橡胶加衬该加工装置之前在加工装置的一个或多个表面的一部分上形成钝化层。因此，钝化层或至少一部分钝化层衬有橡胶。例如，可以通过在加工装置上施加橡胶层或片，如12-20毫米厚的层或片，且通过硫化或固化进行橡胶加衬。例如可以根据所用的橡胶和/或底涂剂选择硫化过程的条件。例如，在适当的压力下可使用120℃-180℃的温度下的常规实践的硫化条件。例如，适当的压力可以是1-20巴的范围内，或3-6巴的范围内，例如5巴。硫化可以在高压釜中进行。在一个实施方案中，通过硫化或固化将橡胶结合到不锈钢。在一个实施方案中，在加工装置的粗糙化表面上形成钝化层之前，将加工装置的表面粗糙化。例如可以使用合适的喷丸硬化方法进行粗糙化。粗糙化可改善橡胶衬里对不锈钢的粘附性。可以将该加工装置的一个或多个表面或者该加工装置的一个或多个表面的至少一部分进行粗糙化。在一个实施方案中，在加工装置的粗糙化表面上形成钝化层之前，通过喷丸硬化将加工装置的表面进行粗糙化。在一个实施方案中，在加工装置的粗糙化表面上形成钝化层之前，将加工装置的表面粗糙化到至少10μmRz或至少15μmRz的粗糙度。Rz应理解为是指最高的峰和谷之间的平均距离。在一个实施方案中，在加工装置的粗糙化表面上形成钝化层之前，将加工装置的表面粗糙化到至少20μmRz的粗糙度。20μmRz代表粗糙度的一般水平。为了改善橡胶到不锈钢的结合，可以在加衬该加工装置之前将底涂剂、粘结剂或两者施加到钝化层上。例如，可以选择合适的底涂剂或粘结剂，使其适用于所用的橡胶和固化或硫化方法。通常，使用至少一种底涂剂。在此背景下，术语“底涂剂”应理解为是指适合于将橡胶结合到不锈钢的任何底涂剂或结合剂。在此背景下，术语“粘结剂”应理解为是指适合于促进橡胶到不锈钢的粘附性的任何粘附促进剂。在一个实施方案中，在用橡胶加衬包含钝化层的加工装置之前在钝化层上施加底涂剂和/或粘结剂。在一个实施方案中，在加工装置的表面上形成尽可能完美的钝化层。在一个实施方案中，酸浴包括氧化性酸。合适的氧化性酸例如是硝酸和柠檬酸。在一个实施方案中，所述酸浴是硝酸浴。可以在例如至少15％v/v，或至少20％v/v，或至多50％v/v的硝酸的浴中形成钝化层。硝酸浴也可包含重铬酸钠作为添加剂以促进氧化。可以通过在硝酸浴中浸渍例如至少20分钟，或20-30分钟，或至多2小时来形成钝化层。硝酸浴的温度可以是例如在20℃至70℃的范围内。硝酸浴对于形成钝化层非常有效。在一个实施方案中，所述酸浴是柠檬酸浴。可以在例如4-10％v/v柠檬酸的浴中形成钝化层。可以通过在柠檬酸浴中浸渍例如至少20分钟或至少30分钟来形成钝化层。柠檬酸通常是温和的酸浴并可能更环保。在酸浴中形成钝化层后，可以将该加工装置进行冲洗和干燥。可以例如通过用压缩空气吹加工装置或在真空室中或两者进行干燥。原则上，可能用于橡胶衬里的橡胶可以是可结合于金属的任何橡胶，如硬橡胶，丁基橡胶或合成橡胶。耐化学性和耐磨性的要求支配着橡胶类型的选择。在一个实施方案中，该橡胶是适用于通过硫化或固化结合到不锈钢的橡胶。在一个实施方案中，该橡胶是卤化丁基橡胶，例如氯丁基或溴丁基橡胶。在一个实施方案中，该橡胶是溴丁基橡胶。溴丁基橡胶良好适用于酸性条件和高温中。原则上，任何不锈钢适合作为加工装置的材料。通常，不锈钢含有至少10.5％的铬。在一个实施方案中，不锈钢是双相不锈钢。双相不锈钢通常具有奥氏体和铁素体的混合组织。双相钢种包括例如节约型(lean)双相，标准双相，超级(super)双相和特级(hyper)双相不锈钢。在一个实施方案中，不锈钢是超级双相不锈钢。超级双相不锈钢是具有点蚀耐受性当量数值(PREN)>40的双相不锈钢，其中PREN＝％Cr+3.3×(％Mo+0.5x％W)+16x％N。通常，超级双相钢种例如2507含有至少25％的铬。在一个实施方案中，该方法包括以下步骤：将由不锈钢形成的加工装置的表面进行粗糙化；在酸浴中在加工装置的粗糙化的表面上形成钝化层；任选将一种或多个底涂剂层、一个或多个粘结剂层或两者施加在钝化层上；用橡胶加衬包含钝化层的加工装置；和通过硫化或固化结合该橡胶。在一个实施方案中，加工装置是叶轮、搅拌器或混合器。本发明还涉及一种用于在侵蚀性化学环境和动态应力下在高温液体浸渍中移动液体的加工装置，其中该加工装置由不锈钢形成，并且在不锈钢的表面上包含钝化层和在钝化层上包含橡胶衬里。该加工装置可以适用于高温液体浸渍中，例如在酸性溶液如硫酸溶液中的浸渍。例如可以通过旋转施加动态应力。该加工装置可以适用于在至少70℃，或至少80℃，或至少90℃，或至少95℃的温度下的液体浸渍中。该加工装置可以适用于移动或强推液体。它也可以适用于在这样的环境中：在加工装置上施加有高度动态或拉力如流体，剪切，弯曲或压力或刮划，滑动或洗涤，或者这样的环境中：在液体中移动或转动该加工装置。可以将钝化层布置在不锈钢的一个或多个表面上。此外，可以用橡胶加衬至少一部分钝化层。在一个实施方案中，将加工装置的表面进行粗糙化。在此背景下，加工装置的表面应理解为是指不锈钢的表面。将钝化层布置在不锈钢的粗糙化的表面上。可以将该加工装置的一个或多个表面，或者该加工装置的一个或多个表面的至少一部分进行粗糙化。在一个实施方案中，将加工装置的表面粗糙化到即具有至少10μmRz，或至少15μmRz，或至少20μmRz的粗糙度。橡胶衬里可以直接在钝化层上，或者可以将一个或多个层布置在钝化层和橡胶衬里之间。例如，在一个实施方案中，加工装置包含在钝化层和橡胶衬里之间的底涂剂层和/或粘结剂层。该加工装置可包含一个或多个底涂剂层、一个或多个粘接剂层或两者。通常，橡胶衬里结合于钢。加入底涂剂和粘结剂以协助将橡胶衬里结合于钢。原则上，可能的橡胶是可以结合于金属的任何橡胶，例如硬橡胶、丁基橡胶或合成橡胶。在一个实施方案中，橡胶适用于通过硫化或固化结合于不锈钢。在一个实施方案中，该橡胶是卤化丁基橡胶，例如氯丁基或溴丁基橡胶。在一个实施方案中，该橡胶是溴丁基橡胶。原则上，任何不锈钢适合作为由其形成加工装置的材料。在一个实施方案中，不锈钢是双相不锈钢。在一个实施方案中，不锈钢是超级双相不锈钢。在一个实施方案中，加工装置是叶轮、搅拌器或混合器。本发明还涉及可通过根据本发明的一个或多个实施方案的方法获得的加工装置。本发明提供了很多好处。出人意料的是，通过钝化层的形成，不锈钢和橡胶衬里之间的粘附性得到了显著改善。因而，加工装置的寿命可以显著延长，并且可避免由例如加工装置的突发失效导致的产率损失或更换失效的加工装置所需的时间。制造工艺简单，适用于各种尺寸和形状的加工装置，而且所涉及费用低。附图的简要说明被包括以提供本发明的进一步理解和构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施方案，且结合说明书有助于解释本发明的原理。在附图中：图1示出了加工装置的实施方案；和图2示出了图1中所示的加工装置的横截面。具体实施方式现在将详细地描述本发明的实施方案，在附图中示出其实施例。为了简单起见，在下面的示例性实施方案中，在重复部件的情况下将保持项目号(itemnumber)。图1示出了加工装置的一个实施方案。在该实施方案中，由不锈钢形成的加工装置1包括轮毂4，该轮毂4包括开口5，该开口5可连接到轴。该加工装置可绕轴旋转，用于移动液体(可以将该装置浸渍在其中)。该加工装置包括多个斜叶片(pitchedblade)6，其从轮毂4向外延伸；通常，叶片的数目、斜度和形状可以变化。图2是图1的横截面II-II。加工装置1的叶片6包括橡胶衬里3和置于由不锈钢形成的叶片6与橡胶衬里3之间的钝化层2。钝化层2形成在不锈钢的表面上。在该示例性实施方案中，橡胶衬里3覆盖钝化层2的整个表面。实施例对比例从2507超级双相不锈钢(60x24.5毫米)切割钢板坯。将板坯的表面进行粗糙化，并立即在粗糙化的表面上施加底涂剂衬里。用三种不同的底涂剂组合和两个CEMENTTC5000粘结剂层加衬该钢板坯。用个底涂剂组合加衬两个钢板坯：样品1：Chemosil211+Chemosil411(Hen-Kel)样品2：HG1+HG2样品3：PR500+S500-2用Chemo-line13溴丁基橡胶(RemaTipTop)橡胶加衬钢板坯，并在140℃下硫化4小时，其中该钢板坯加衬有底涂剂组合和粘结剂。在10l的反应器中，将各样品1-3中的一个钢板坯浸渍在95℃的硫酸溶液中持续1000小时，其中以竖直方向放置橡胶加衬的钢板坯。硫酸溶液的组成为如下：未将各样品1-3中的另外钢板坯进行浸渍。通过测量从钢板坯剥离出橡胶衬里所需的力测试橡胶衬里的粘附性。结果示于表1中。表1.未浸渍于硫酸溶液中的样品和浸渍在硫酸溶液中的样品的抗拉强度测试结果。RH是指以牛顿每毫米(最大力FH除以样品的宽度)计的粘附强度。如所期望地，未浸渍在硫酸溶液中钢板坯的橡胶衬里粘附非常好，且需要至少10N/mm2力以拉开橡胶衬里。但是，在高温的硫酸溶液中浸渍1000小时导致粘附性的显著降低，平均需要约1.6N/mm2的力以拉开橡胶衬里。在所使用不同的底涂剂之间观察到小的粘附性力差别。实施例1将超级双相2507钢的板坯进行粗糙化，并通过在25℃下在含有20％(v/v)HNO3的硝酸浴中浸渍30分钟进行钝化，然后冲洗并用压缩空气吹和在真空室中干燥。以与对比例类似的方式将橡胶衬里施加在钢板坯的钝化表面上。在室温下(样品1-2)或在95℃下(样品3-6)将橡胶加衬的样品浸渍在硫酸溶液持续1000小时。抗拉强度的测定结果示于表2中。表2.浸渍在室温下的硫酸溶液(样品1和2)中的钝化样品和分别浸渍在95℃下的硫酸溶液(样品3-6)的样品的拉伸强度试验结果。FH是指引起橡胶衬里的分离所需的最大的力。样品FH(N)RH(N/mm2)1211.538.462223.158.933217.408.704216.688.675231.659.276196.327.85拉伸强度试验表明，在这样的样品中粘附性保持得显著好于对比例的样品：其中在橡胶加衬之前用硝酸钝化所述粗糙化钢板坯的表面。此外，粘附性只比在没有浸渍在硫酸溶液中的对比试验的样品略低。浸渍期间的温度似乎并未对粘附性具有显著效果。对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，可以以各种方式来实现本发明的基本理念。本发明及其实施方案不限于上述的例子，而是可以在权利要求的范围内变化。当前第1页1 2 3